《企业供电系统与运行课件》第五版第四章

§41 继电保护装置的作用和基本要求 §42 常用的保护继电器 §43 电力变压器继电保护 §44 高压电动机继电保护 §45 高压电动机继电保护类型 §46 企业变配电站的操作电源与自动装置 §47 企业变配电站的控制和信号回路,§41 继电保护装置的作用和基本要求,1. 了解继电保护装置，作用，基本要求。 2. 掌握继电保护装置的组成。,一、 继电保护装置的作用 1. 继电器及继电保护装置定义 继电器定义：一种在其输入的物理量达到规定值时，其电气输出电路接通或分断的自动电器。 继电保护装置定义：指一个或多个保护元件（如继电器）和逻辑元件按要求组配在一起、并完成电力系统中某项特定保护功能的装置。,2. 继电保护装置的作用 （1）供电系统故障时，自动、迅速、有选择性地将故障电气元件从供电系统中切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电。 （2）供电系统出现不正常工作状态时，能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求，发出预报信号。 （3）继电保护装置与供电系统的自动装置配合，可以大大缩短事故停电时间，从而提高供电系统的运行可靠性。,二、 继电保护装置基本要求 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 （1）动作选择性 （2）动作速动性 （3）动作灵敏性 （4）动作可靠性,返回,§42 常用的保护继电器,1. 了解典型的电磁式继电器内部结构和文字代号、图形符号。 2. 掌握电磁式电流继电器、时间继电器、信号继电器等的作用、工作原理。,一、电磁式电流继电器 1. 作用及符号,电磁式电流继电器图形符号 a) 集中表示的图形符号 b) 分开表示的图形符号,2. 结构组成,DL -10 系列电磁式电流继电器内部结构图 1电流线圈 2电磁铁 3Z 形钢舌片(衔铁) 4静触点 5动触点 6启动电流调节手柄 7铭牌(标度盘) 8轴承 9反作用弹簧 10轴,3.工作原理 当继电器线圈通过电流时,电磁铁中产生磁通,使Z形衔铁(钢舌片)向磁极偏转,而轴上的反作用弹簧则阻止衔铁偏转。当继电器线圈中的电流增大到使衔铁所受转矩大于弹簧的反作用力矩时,衔铁被吸近磁极,使常开触头4、5闭合,此时称为继电器的动作或启动。能使电流继电器动作的最小电流,称为电流继电器的动作电流。,二、电磁式时间继电器 1. 作用及符号,时间继电器图形符号 a) 通电延时型 b) 断电延时型,2. 结构组成,DS -110、DS -120 系列时间继电器内部结构图 1线圈 2电磁铁 3可动铁心 4返回弹簧 5、6瞬时静触点 7绝缘件 8瞬时动触点 9压杆 10平衡锤 11摆动卡板 12扇形齿轮 13传动齿轮 14主动触点 15主静触点 16动作时限标度盘 17拉引弹簧 18弹簧拉力调节机构 19摩擦离合器 20主齿轮 21小齿轮 22掣轮 23、24钟表机构传动齿轮,3.工作原理 在时间继电器线圈中接上工作电压后,可动铁心(衔铁)被瞬时吸入电磁线圈中,扇形齿轮的压杆被释放,在拉引弹簧的作用下使扇形齿轮按顺时针方向转动,并带动传动齿轮,经摩擦离合器,使同轴的主齿轮转动,带动钟表机构。因钟表机构中摆动卡板和平衡锤的作用,使主动触头恒速运动,经过一定时间后与主静触头相接触,完成了时间继电器的动作过程。通过改变主静触头的位置,也就是改变主动触头的行程,即可调整时间继电器的动作时间。,三、电磁式中间继电器（KM） 1. 作用及符号,中间继电器图形符号（线圈和触头）,2. 结构组成,DZ10 系列中间继电器内部结构图 1线圈 2电磁铁 3弹簧 4衔铁 5动触点 6、7静触点 8连接线 9接线端子 10底座,3.工作原理 电磁式中间继电器一般都按电磁原理构成,当其线圈通电时,衔铁被快速吸向电磁铁,并带动触头动作,常开触头闭合,常闭触头断开。当断开电源时,衔铁被快速释放,触头全部返回到起始位置。,四、电磁式信号继电器 1. 作用及符号 电磁式信号继电器在继电保护装置中，属于信号单元器件，用来发出保护装置动作的指示信号。,电磁式信号继电器图形符号,2. 结构组成,DX -11 型电磁式信号继电器内部结构图 1线圈 2电磁铁 3弹簧 4衔铁 5信号牌 6玻璃窗口 7复位旋钮 8动触点 9静触点 10接线端子,3.DX-11型电磁式信号继电器工作原理 在正常状态时(未通电时),其信号牌被衔铁支持住,当继电器线圈通电时,衔铁被吸向铁心使信号牌掉下,显示动作信号,同时带动转轴旋转90°,固定在转轴上的动触头(导电条)与静触头接通,从而接通信号回路,发出音响或灯光信号。若要信号停止,需旋转外壳上的复位旋钮,断开信号回路,同时使信号牌复位。,返回,§43 电力变压器继电保护,1. 了解变压器常见的继电保护方式: 瓦斯保护、过电流保护、电流速断保护、差动保护等。 2. 掌握变压器瓦斯保护、定时限过电流保护的原理。,一、电力变压器故障类型 1. 内部故障指油箱内的短路故障：包括变压器绕组的相间短路、变压器绕组的匝间短路、中性点接地侧的单相接地短路故障。 2. 外部故障指油箱外引出线的短路故障：包括相间短路、单相接地短路故障。,二、变压器继电保护措施 1. 瓦斯保护 瓦斯保护又称气体保护，是利用瓦斯继电器（气体继电器）来保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护。,FJ3 -80 型瓦斯继电器结构图 1上开口杯 2永久磁铁 3干簧触点 4下开口杯 5进油挡板 6平衡锤 7挡板 8支架 9探针 10放气阀,（1）瓦斯继电器保护原理 1）轻瓦斯动作 2）重瓦斯动作 （2）变压器瓦斯保护的接线,瓦斯继电器实物图,变压器瓦斯保护原理图 T电力变压器 KG瓦斯继电器 KS信号继电器 KM中间继电器 QF断路器 YR跳闸线圈 XB切换片,2. 过电流保护,过电流保护框图 KA电流继电器 KT时间继电器 KS信号继电器 KM中间继电器,（1）定时限过电流保护装置的组成和工作原理,定时限过电流保护的原理与接线图 a) 原理图 b) 接线图 QF断路器 KA电流继电器 KT时间继电器 KS信号继电器 KM中间继电器 YRQF 跳闸线圈 TA电流互感器,（2）反时限过电流保护装置的组成和原理,反时限过电流保护的原理与接线图 a) 原理图 b) 接线图 QF断路器 KA电流继电器 YRQF 跳闸线圈 TA电流互感器,3. 电流速断保护,定时限过电流保护和电流速断保护电路图,DL 系列、GL 系列电流继电器实物图 a) DL -20C 电流继电器 b) GL -20 电流继电器,4. 差动保护 差动保护是根据基尔霍夫第一定律原理，利用故障时产生的不平衡电流使保护用继电器动作，使被保护设备的电源断路器开关跳闸，切断故障的一种保护。 变压器的差动保护主要用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间及相对外壳的短路，也可用来保护变压器的匝间短路，其保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。,返回,§44 高压线路继电保护类型,1. 了解高压线路常见故障及采取的保护措施。 2. 了解高压线路电流速断保护的死区及对策。 3. 掌握继电保护装置常见的接线方式。 4. 掌握高压线路定时限保护、电流速断保护的工作原理。,一、企业高压线路常见故障 工厂架空高压线路易发生断线、碰线、绝缘子被击穿、相间飞弧、各种形式的短路等故障。 针对以上故障，常采取相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护等。,线路中允许连续通过而不至于使电路过热的电流量称为线路的安 全载流量或安全电流;如线路中流过的电流量超过了安全电流值,就 称为线路过负荷,二、继电保护装置的接线方式 1. 两相一继电器式接线,两相一继电器式继电保护接线图,2. 两相两继电器式接线,两相两继电器式继电保护接线图,3. 三相三继电器式接线 在被保护线路的每一相上都装有电流互感器和电流继电器，分别反应每相电流的变化，这种接线方式对各种形式的短路故障都有反应。当发生任何形式的相间短路时，最少有两个电流互感器二次侧的继电器中流过故障相对应的二次故障电流，故至少有两个继电器动作。,三、定时限过电流保护 高压电力线路定时限过电流保护，其结构组成、原理与变压器过电流保护相同。定时限过电流保护的动作电流应躲过线路的最大负荷电流，以免在最大负荷电流通过时保护装置误动作。,四、电流速断保护 高压电力线路电流速断保护，其结构组成、原理与变压器电流速断保护相同。 这种保护装置不能保护的区域称为死区。为弥补这种缺陷，凡装设有电流速断保护的线路，必须配备带时限的过电流保护。,返回,§45 高压电动机继电保护类型,1. 了解什么是高压电动机及其优缺点。 2. 掌握高压电动机相间短路保护、过负荷保护的原理、接线方法及要求。,一、相间短路保护 1. 采用电流速断保护接线 2. 采用纵联差动保护接线 二、过负荷保护 三、欠电压保护,一、相间短路保护 1.采用电流速断保护接线 一般采用两相一继电器式接线。电流速断保护的动作电流应按避开电动机的最大启动电流来整定。 2.采用纵联差动保护接线 在310kV 系统中,电动机差动保护可以采用两相两继电器式接线,可以选用DL-11型电流继电器,也可以选用专门的差动继电器。差动保护的动作电流应按避开电动机的 额定电流来整定。,二、过负荷保护 对生产过程中易发生过负荷的高压电动机，应装设过负荷保护。引起过负荷的原因一般是电动机所带机械负载过大、电动机端电压降低或消失引起转速降低、供电回路一相断线、电动机机械部分发生故障等。 过负荷保护可采用一相一继电器式接线。过负荷保护的动作时间应大于电动机启动所需的时间，一般取1015s。,三、欠电压保护 当电源电压短时降低或短时中断后又恢复时，需要断开的次要电动机和有备用自动投入机械的电动机，一般要求欠电压保护经0.5s动作于跳闸；生产过程不允许或不需要自启动的电动机，一般要求欠电压保护经0.51.5s动作于跳闸；在电源电压长时间消失后须从电网中自动断开的电动机，一般要求欠电压保护经520s动作于跳闸。,返回,§46 企业变配电站的操作电源与自动装置,了解变配电站的操作电源与自动装置的种类、作用等。,一、操作电源 在变配电系统中，高压断路器的合闸回路、跳闸回路、控制回路、信号回路、保护回路以及继电保护装置中的操作回路等所需要的电源称为操作电源。 变配电站中的操作电源有交、直流两大类。,1. 由蓄电池组供电的直流操作电源,蓄电池组电源,2. 由整流装置供电的直流操作电源,带电容器储能的直流装置 C1、C2储能电容器 WC控制小母线 WF闪光信号小母线 WO合闸小母线,在正常情况下,各断路器的直流控制系统中的信号灯及重合闸继电器由信号回路供电,使这些元件不消耗电容器中储存的电能。在保护回路装设二极管V1及V2的目的也是使电容器中储存的电能仅用来维持保护回路的电源,而不向其他与保护(跳闸)无关的元件放电。 带电容器储能的直流装置的优点是投资少、建设快,运行维护方便,但可靠性不如带镉 镍电池组储能的直流装置。,带镉镍电池组储能的直流装置,3. 交流操作电源 采用交流操作电源时，对控制、信号、自动装置及事故照明等均由所用变压器供电。而对于某些继电保护装置，通常则由专用的电流互感器所传递的短路电流作为操作电源。,二、自动装置 1. 电力线路的自动重合闸装置,电气一次自动重合闸基本原理电路图,2. 备用电源自动投入装置,备用电源自动投入装置主电路图 a) 明备用 b) 暗备用,§47 企业变配电站的控制和信号回路,1. 了解变配电所断路器的控制回路和信号回路。 2. 了解变配电所中央信号装置。,一、断路器的控制和信号回路 1. 控制开关 控制开关又称万能转换开关，是控制回路中的主要元件，运行人员通过控制开关，发出操作命令，对断路器进行手动合闸或跳闸操作。 控制开关是一种有转动手柄的组合式开关。它由